Pobuđivanje drugih harmonika u širokom spektru
Od otkrića nelinearnih optičkih efekata drugog reda 1960-ih, pobudili su širok interes istraživača, a do sada su, na temelju efekata drugog harmonika i frekvencija, proizvedeni od ekstremnog ultraljubičastog do dalekog infracrvenog pojasa.laseri, uvelike je potaknuo razvoj lasera,optičkiobrada informacija, mikroskopsko snimanje visoke rezolucije i druga područja. Prema nelinearnimoptikai teoriju polarizacije, nelinearni optički efekt parnog reda usko je povezan sa simetrijom kristala, a nelinearni koeficijent nije nula samo u simetričnim medijima bez centralne inverzije. Kao najosnovniji nelinearni efekt drugog reda, drugi harmonici uvelike ometaju njihovo generiranje i učinkovitu upotrebu u kvarcnim vlaknima zbog amorfnog oblika i simetrije središnje inverzije. Trenutno, metode polarizacije (optička polarizacija, toplinska polarizacija, polarizacija električnog polja) mogu umjetno uništiti simetriju središnje inverzije materijala optičkog vlakna i učinkovito poboljšati nelinearnost drugog reda optičkog vlakna. Međutim, ova metoda zahtijeva složenu i zahtjevnu tehnologiju pripreme i može zadovoljiti uvjete kvazi-faznog usklađivanja samo na diskretnim valnim duljinama. Rezonantni prsten optičkog vlakna temeljen na modu jeke zida ograničava širokospektralno pobuđivanje drugih harmonika. Narušavanjem simetrije površinske strukture vlakna, površinski drugi harmonici u vlaknu posebne strukture pojačavaju se do određene mjere, ali i dalje ovise o femtosekundnom impulsu pumpe s vrlo visokom vršnom snagom. Stoga su generiranje nelinearnih optičkih efekata drugog reda u strukturama od vlakana i poboljšanje učinkovitosti pretvorbe, posebno generiranje drugih harmonika širokog spektra u kontinuiranom optičkom pumpanju male snage, osnovni problemi koje treba riješiti u području nelinearne optičke vlakna i uređaja, te imaju važno znanstveno značenje i široku primjenu.
Istraživački tim u Kini predložio je shemu fazne integracije slojevitog kristala galijevog selenida s mikro-nano vlaknima. Iskorištavanjem visoke nelinearnosti drugog reda i uređenja dugog dometa kristala galijevog selenida, ostvaruje se proces pobude drugog harmonika širokog spektra i višefrekventne pretvorbe, pružajući novo rješenje za poboljšanje višeparametarskih procesa u vlaknima i pripremu širokopojasnog drugog harmonika.izvori svjetlostiUčinkovito pobuđivanje drugog harmonika i efekta zbrojne frekvencije u shemi uglavnom ovisi o sljedeća tri ključna uvjeta: velikoj udaljenosti interakcije svjetlosti i materije između galijevog selenida imikro-nano vlakna, zadovoljeni su visoka nelinearnost drugog reda i red dugog dometa slojevitog kristala galijevog selenida te uvjeti faznog usklađivanja osnovne frekvencije i moda udvostručenja frekvencije.
U eksperimentu, mikro-nano vlakno pripremljeno sustavom za sužavanje skeniranjem plamena ima ujednačeno područje konusa reda veličine milimetra, što osigurava dugu nelinearnu duljinu djelovanja za svjetlo pumpe i val drugog harmonika. Nelinearna polarizabilnost drugog reda integriranog kristala galijevog selenida prelazi 170 pm/V, što je mnogo više od intrinzične nelinearne polarizabilnosti optičkog vlakna. Štoviše, uređena struktura dugog dometa kristala galijevog selenida osigurava kontinuiranu faznu interferenciju drugih harmonika, dajući punu prednost velikoj nelinearnoj duljini djelovanja u mikro-nano vlaknu. Što je još važnije, fazno usklađivanje između baznog moda optičkog pumpanja (HE11) i moda visokog reda drugog harmonika (EH11, HE31) ostvaruje se kontroliranjem promjera konusa, a zatim reguliranjem disperzije valovoda tijekom pripreme mikro-nano vlakna.
Gore navedeni uvjeti postavljaju temelje za učinkovito i širokopojasno pobuđivanje drugih harmonika u mikro-nano vlaknima. Eksperiment pokazuje da se izlaz drugih harmonika na nanovatastoj razini može postići pod pikosekundnim pulsnim laserskim pumpanjem od 1550 nm, a drugi harmonici se također mogu učinkovito pobuđivati pod kontinuiranim laserskim pumpanjem iste valne duljine, a prag snage je nizak i do nekoliko stotina mikrovata (Slika 1). Nadalje, kada se svjetlo pumpanja proširi na tri različite valne duljine kontinuiranog lasera (1270/1550/1590 nm), opažaju se tri druga harmonika (2w1, 2w2, 2w3) i tri signala zbrojne frekvencije (w1+w2, w1+w3, w2+w3) na svakoj od šest valnih duljina frekvencijske pretvorbe. Zamjenom svjetla pumpanja ultra-zračećom svjetlećom diodom (SLED) s propusnošću od 79,3 nm, generira se drugi harmonik širokog spektra s propusnošću od 28,3 nm (Slika 2). Osim toga, ako se u ovoj studiji tehnologija kemijskog taloženja iz pare može koristiti kao zamjena za tehnologiju suhog prijenosa, te se na površini mikro-nano vlakana na velikim udaljenostima može uzgajati manje slojeva kristala galij selenida, očekuje se da će se učinkovitost pretvorbe drugog harmonika dodatno poboljšati.
SL. 1 Sustav generiranja drugog harmonika i rezultati u strukturi od svih vlakana
Slika 2 Miješanje više valnih duljina i drugi harmonici širokog spektra pri kontinuiranom optičkom pumpanju
Vrijeme objave: 20. svibnja 2024.